Studium przypadku: wielookresowa analiza poletek doświadczalnych
Wprowadzenie
Wykorzystanie teledetekcji dronowej w rolnictwie zrewolucjonizowało sposób monitorowania i zarządzania uprawami. Dzięki tym technologiom możliwe jest pozyskiwanie wysokorozdzielczych obrazów i danych w zakresie widzialnym (RGB) oraz wielospektralnym, obejmujących duże obszary terenu w krótkim czasie, co umożliwia szybkie i dokładne mapowanie pól.
Pojedynczy nalot może uwydatnić cechy upraw w danym momencie, jednak przeprowadzanie nalotów wielookresowych pozwala monitorować ewolucję upraw w czasie, umożliwiając analizę i porównanie zmian w kondycji roślin, takich jak wzrost, objętość biomasy, wigor wegetacyjny oraz obecność chorób lub stresu.
Studium przypadku
Na zlecenie centrum badawczego przeprowadzono naloty wielookresowe od lutego do maja 2023 roku. Każdy lot wykonano nad 64 poletkami pszenicy o wymiarach 3×7 m, z których każde poddano innemu zabiegowi z użyciem biostymulatorów. Wysokość lotu ustalono na 30 metrów, wykonując zdjęcia RGB i wielospektralne z pokryciem czołowym i bocznym obrazów wynoszącym 85%. Dzięki analizie wykonanych zdjęć możliwe było odtworzenie, dla każdego nalotu, cyfrowego modelu 3D (Rys.1) oraz map odbicia spektralnego obszaru testowego.
Rys.1: Nalot wielookresowy nad polem pszenicy: chmura punktów 3D obszaru testowego z poszczególnymi poletkami.
Podczas każdego nalotu dla każdego poletka określano: powierzchnię pokrytą roślinnością, objętość biomasy oraz kilka wskaźników wegetacji (NDVI, NDRE, GNDVI). Dzięki nalotom wielookresowym możliwe było prowadzenie monitoringu dynamicznego, pozwalającego ocenić nie tylko różnice między poszczególnymi poletkami przy każdym nalocie, ale także liczbowo zmierzyć ewolucję każdego pojedynczego poletka w czasie, ukazując na przykład, że niektóre poletka, które na początku były w „niekorzystnej sytuacji”, ostatecznie osiągnęły większą powierzchnię niż inne, które startowały z większym pokryciem gleby (Rys. 2).
Rys.2: Nalot wielookresowy nad polem pszenicy: powierzchnia pokryta roślinnością w kolejnych nalotach dla każdego pojedynczego poletka.
Podobne analizy przeprowadzono dla objętości biomasy (Rys. 3) oraz wigoru wegetacyjnego (wskaźnik NDVI) (Rys. 4).
Rys.3: Nalot wielookresowy nad polem pszenicy: chmura punktów 3D i mapa objętości biomasy w kolejnych nalotach dla każdego pojedynczego poletka.
Rys.4: Nalot wielookresowy nad polem pszenicy: wigor wegetacyjny (wskaźnik NDVI) w kolejnych nalotach dla każdego pojedynczego poletka.
Wnioski
Dzięki wykorzystaniu teledetekcji dronowej oraz przetwarzaniu zebranych danych możliwe było zidentyfikowanie różnic w analizowanych parametrach między poletkami przy każdym locie, a dzięki nalotom wielookresowym możliwe było analizowanie i porównywanie zmian czasowych parametrów poszczególnych poletek, takich jak wzrost, objętość biomasy i wigor.
Dla centrów badawczych naloty wielookresowe z użyciem dronów oferują możliwość monitorowania ewolucji upraw w czasie, umożliwiając optymalną i obiektywną ocenę rozwoju poszczególnych poletek w celu dokonania odpowiednich ocen dotyczących testowanych produktów, oszczędzając czas na pomiarach terenowych, które i tak pozostają niezbędne do poszukiwania korelacji między danymi z drona a danymi zebranymi na ziemi.
Podsumowując, naloty wielookresowe z użyciem dronów dostarczają szczegółowego i dynamicznego obrazu warunków panujących na polu w czasie, umożliwiając rolnikom i technikom podejmowanie decyzji opartych na danych oraz poprawę efektywności, zrównoważoności i produktywności ich działalności, co pozwala na terminowe i celowane interwencje. Wykorzystując naloty wielookresowe, rolnicy mogą oceniać skuteczność praktyk nawadniania, nawożenia i zarządzania zasobami w trakcie całego sezonu wegetacyjnego. Pozwala im to zoptymalizować ich wykorzystanie, unikając marnotrawstwa i obniżając koszty.